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晶闸管投切电容器触发器的技术参数和标准
发布时间:2018-06-16 22:45     来自:网上资料     浏览次数:193 次
对于晶闸管投切电容器(TSC)来说,晶闸管的负载是容性的电容器,不是感性的电抗器和电机,不是阻性的电阻器,对于TSC的触发器就不同于电机、电抗器、电阻器的触发器,有特殊的要求。
随着TSC补偿装置结构形式、电压等级、晶闸管结构、选取同步触发的信号等的不同,触发器也有所不同。好的TSC触发器保证了TSC装置可靠运行,欠缺的TSC触发器,使得整套TSC装置工作不正常。
下面谈晶闸管投切电容器(TSC)的触发器需要注意的技术性能参数要求、标准。

1.专业术语定义:
电网同步电压信号:触发器的同步电压信号取自电网电压。
晶闸管过零同步信号:触发器的同步电压信号取自晶闸管的阴极、阳极。
晶闸管触发电流变化率 :指的是晶闸管触发电流的陡度,1us上升的触发电流mA数值。一般>40mA/us。
触发脉冲宽度(us):触发电流上升到10%和下降到10%的时间,单位us.一般>50us。
晶闸管触发电流强度(mA):一般为晶闸管触发电流的5~7倍,>500mA。
脉冲列触发:TSC的晶闸管触发电流不是单脉冲或双脉冲,而是一串脉冲,脉冲串的宽度可以是120 、180 、甚至是360 。
擎住电流:门极触发电流的平台。要求有一个“肩膀”;“肩膀”越高,即“擎住电流”峰值越大,晶闸管就越能保证导通;“肩膀”越宽,即“擎住电流”有效值越大,晶闸管就越能保证导通。
触发器的绝缘水平:指触发器能够耐住的电压水平,指的是触发器的输出端电网侧的高电位和触发器的输入低电位之间可承受的电压水平。
TSC触发器动作时间(ms):指的是TSC从停止到再触发的时间,快速的触发器为20ms。不是TSC得到命令到动作的时间。
TSC 触发器的谐波电流特性:主回路有大量谐波电流时,触发器仍然可以使得晶闸管正常工作。
TSC触发器的低次滤波电路触发特性:看触发器是否可以在低次谐波回路中,如3次滤波回路,仍然可以使得晶闸管正常工作。
不平衡触发器和平衡触发器:不平衡触发器可以分别触发各相晶闸管,平衡触发器得到命令时各相晶闸管都要动作。
导通电流没有冲击:触发器从停止到触发时,晶闸管的电流没有明显高于正常稳态值,一般导通时的冲击电流不大于正常电流峰值的1.7倍。

2. 理想的没有电流冲击的TSC触发有两项要求:
1) 滤波电路的电容器必须予充电到电网的峰值电压+电抗器的电压,滤波装置的滤波次数为2、3时,电抗器的电压值很大;
2) 晶闸管在正弦波电源电压的正或负峰值点触发
保证了这两项要求,就是理想状态,不会有冲击电流。

3. 触发电容器负载不同于电感负载,电感负载可以是单脉冲、双脉冲,电容负载的触发脉冲要求为脉冲列。原因是电容器在断电时,电容器有直流电压,数值为电网的峰值电压加电抗器的电压,电容器上有放电电阻,电容器电压向电阻器放电,电容器电压不断降低,说明晶闸管的触发点在不断的变化;电容器做成滤波电路电容器里有大量的谐波电流,不是仅仅有基波50Hz的电流,在大的谐波电流下,电流在一个基波期间有多处过零点,单脉冲触发晶闸管,在半个基波电流下可能引起电流中断;在长期停止和瞬时停止时,电容器上的停止电位有所不同。

4. 两类触发电路:从电网同步电压和从晶闸管两端取得过零同步信号。
它们各有优缺点:从电网取得同步信号安全,调试方便,触发放心,不管晶闸管工作在多高的电压下,在主回路不送电的情形下,只要触发特性满足要求,就可以放心合闸送电,给出触发命令,TSC一定可以正常工作。由于有同步电源、触发电路、脉冲变压器,电路元件多,费用高些。
从晶闸管两端取得过零同步信号的特点与上述方法相反,用的元件少,费用低,但是调试费时,不送主回路电源不知道触发器好使不好使,调试不方便。
一般,400V电网可以用晶闸管两端取信号,也可以用从电网取得同步信号。
高于400V宜从电网取得同步信号。

5. 晶闸管的种类: 
有模块式的、饼式的、双向可控硅的结构。饼式的触发电流大于模块式的。
根据双向可控硅的要求触发电流可以是正向的也可能是反向的,触发电路的触发电流大,正负可控硅的触发电流不等,大约在负向电流触发时,反管工作时触发电流>500mA,正管工作时触发电流>1A。
虽然双向可控硅结构简单,还是尽量不选取双向可控硅为好。
模块式的晶闸管的耐压水平可以有4000V的,有的公司把它应用到了10KV电网的TSC装置中。

6. 触发器的绝缘水平和屏蔽接地
触发器是用低的电压触发高电压的晶闸管。触发器安全工作有绝缘等级的要求。应用晶闸管的电网电压有不同的等级,触发的绝缘要求也不同。触发器的绝缘要求是跟随着装置所在的电网电压等级的绝缘要求的,装置的绝缘电压就是触发器要满足的绝缘电压等级。
脉冲变压器触发电路的初级次级应有屏蔽层。屏蔽层接入地线。

7.  触发器特性
(1)TSC触发器动作时间(ms):快速冲击性负载的补偿,要求晶闸管从停止到再次触发的时间为20ms,即在一个周波的时间内触发动作,晶闸管仍然没有冲击电流,平衡负载的晶闸管要求在快速动作时候三相开关均动作。
冲击类负载是电流或无功功率从很小的值,在极短的时间达到极大值,如电焊机、冶金企业的中轧机、电弧炉、起重机负载。冲击类负载要求触发器的动作时间20ms,快速动作。
测量快速性的方法:用双踪示波器,一端测量命令,一端测量两相电流,观测命令和电流的时间,闭合打开命令的时间变短,观测由打开命令到闭合命令晶闸管开关是否可以做到20ms动作。
完成快速动作不仅仅靠触发电路,还要包括控制器,控制器的无功功率计算速度也要快。
(2)TSC 触发器的谐波电流特性:滤波电路中谐波电流大时,在一个周波电压里,电流多次过零,要求触发器连续触发—脉冲列触发,使得晶闸管不截止,电流不断续。            
(3)TSC触发器的滤波电路触发特性:滤波电路存在电抗器,电抗器使得电容器工作电压高于电网电压,在TSC停止时,晶闸管的电压>0V,滤波次数越低,晶闸管电压越高,在滤波电路中,要求触发器仍然可以触发晶闸管。
(4)不平衡触发器和平衡触发器:不平衡触发器有三个触发命令可以分相触发,平衡触发器只有一个触发命令,得到命令三相开关都要动作。
(5)导通电流没有冲击:在快速投切动作时,电容器充电到电网电压的峰值,由于是理想投切状态,导通瞬间,晶闸管几乎没有冲击电流。在停止了一段时间后,电容器上直流电压几乎放电完,晶闸管上没有直流电压,此时晶闸管触发为非理想状态,触发有一点冲击,但是不应大于1.7倍的正常值。
(6)触发晶闸管导通,晶闸管两端的电压理想状态为晶闸管的导通压降2V左右,不理想的状态有一点过零前后沿冲击电压,冲击电压值越小越好。

8.触发脉冲线的要求 触发线应用双色双绞线。白色为触发级(G),红色为阴极(K)

9. 电容器组主电路形式:
三角形电路,晶闸管可以放在三角形内,也可以放在三角形外,放在三角形外的开关一般为2控3电路,2对晶闸管开关控制3相电路。2控3电路简单,但是,触发电路的要求很高,2对晶闸管开关的闭合和打开有时序的要求,忽略了,会造成触发晶闸管时主回路电流大,晶闸管在停止时承受的电压高,甚至,有的晶闸管对不动作。2控3触发电路,设计的晶闸管的承受电压不应超过2倍的峰值电压加电抗器的电压。
晶闸管开关可以是两只晶闸管的反并联,也可以是一只晶闸管一只二极管的反并联的结构形式。用一只晶闸管一只二极管的反并联的结构形式更合理,但是要注意减少合闸电流的冲击。

10. 电网同步电压类触发电路宜设计相序错电路功能,当触发错误时候,晶闸管有很大冲击电流,冲击电流引起电网电压畸变,瞬时相序破坏,用此功能封锁晶闸管,保护主回路。宜设计有同步电压丢失,跳掉主开关的功能。

11. 电网同步电压类触发电路,电网电压采样回路中宜设计带有滤波功能,工业企业电网受到谐波电流冲击,电压引起畸变,滤波电路滤除谐波,可以提高触发时刻的准确性。

12. 触发电路对晶闸管产生的触发电流要有500mA左右,触发电流的产生宜用脉冲变压器的方法产生。尽量避开光耦电子电路触发的方式,光耦触发电流太小,不可靠。脉冲变压器的安装位置尽量靠近晶闸管。
中压TSC的触发,一定要用脉冲变压器方式,不可用高电路板形式,因为晶闸管导通时电位太低,没有能量产生触发电流。此时脉冲变压器要工作在推挽方式。

13  主回路受到干扰检查的方法,停止触发电源观察是否还有干扰,如果还有,将晶闸管的触发极G和阴极K短路,观察如果还有干扰,则可以判断是晶闸管的问题,与触发电路无关。

14  触发电路为低压弱电控制电路,尽量远离主电路,防止干扰。

结束语
本文试图从负载要求、补偿装置结构、电压等级、晶闸管结构同步信号的选取方式等不同的角度,阐述晶闸管投切电容器(TSC)的触发器的技术性能参数要求、标准,以推动TSC触发器技术的进步。

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